Ознакомьтесь с эталонным приложением для гибридного электромобиля с разделением мощности

Гибридное электрическое транспортное средство (HEV), входное эталонное приложение с разделением мощности, представляет полную модель HEV с двигателем внутреннего сгорания, трансмиссией, аккумулятором, двигателем, генератором и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте эталонное приложение распределения мощности на входе HEV для тестирования HIL, анализа компромиссов и оптимизации параметров управления гибридом разделения мощности, таким как Toyota ® ^Prius ®. Для создания и открытия рабочей копии проекта исходного ссылочного приложения разделения мощности HEV введите

autoblkHevIpsStart

По умолчанию входное эталонное приложение разделения мощности HEV конфигурируется со следующими параметрами:

Никель-металлгидридный (NiMH) аккумуляторный блок
Картированные электродвигатели
Картированный двигатель искрового зажигания (SI)

На этой схеме показана конфигурация силового агрегата.

В этой таблице описываются блоки и подсистемы в справочном приложении, указывающие, какие подсистемы содержат варианты. Для реализации вариантов модели ссылочное приложение использует подсистемы вариантов.

Ссылочный элемент приложения	Описание	Варианты
Анализ мощности и энергии	Дважды щелкните Анализ мощности и энергии, чтобы открыть сценарий в реальном времени. Запустите сценарий для оценки энергопотребления и энергопотребления на уровне компонентов и системы. Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии.	НА
Блок источника цикла диска - FTP75 (2474 секунды)	Создание стандартного или заданного пользователем профиля скорости цикла привода в зависимости от времени. Выход блока - выбранная или заданная продольная скорость транспортного средства.	✓
`Environment` подсистема	Создание переменных среды, включая уровень дороги, скорость ветра, температуру и давление в атмосфере.
`Longitudinal Driver` подсистема	Для создания нормализованных команд ускорения и торможения используется вариант продольного привода или разомкнутого контура. Вариант продольного водителя реализует модель водителя, в которой используются целевая и опорная скорости транспортного средства. Вариант Open Loop позволяет настраивать команды ускорения, замедления, передачи и сцепления с постоянными или сигнальными входами.	✓
`Controllers` подсистема	Реализует модуль управления силовым агрегатом (PCM), содержащий модуль гибридного управления с разделением мощности на входе (HCM) и модуль управления двигателем (ECM).	✓
`Passenger Car` подсистема	Реализует гибридный легковой автомобиль, содержащий трансмиссию, электростанцию и подсистемы двигателей.	✓
`Visualization` подсистема	Отображает характеристики на уровне транспортного средства, состояние заряда аккумулятора (SOC), экономию топлива и результаты эмиссии, которые полезны для согласования силового агрегата и анализа выбора компонентов.

Оценка и отчет по мощности и энергии

Дважды щелкните Анализ мощности и энергии, чтобы открыть сценарий в реальном времени. Запустите сценарий для оценки энергопотребления и энергопотребления на уровне компонентов и системы. Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии.

Сценарий обеспечивает:

Общая сводка по энергии, которую можно экспортировать в электронную таблицу Excel ®.
КПД двигательной установки, электроустановки и трансмиссии, включая гистограмму времени, затраченного на различные КПД двигательной установки.
Регистрация данных для использования инспектора данных моделирования для анализа эффективности силового агрегата и сигналов передачи энергии.

Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии.

Источник цикла диска

Drive Cycle Source блок генерирует целевую скорость транспортного средства для выбранного или заданного цикла привода. Ссылочное приложение имеет эти опции.

Выбор времени	Вариант	Описание
Время вывода выборки	`Continuous` (по умолчанию)	Непрерывные команды оператора
Время вывода выборки	`Discrete`	Разовые команды оператора

Продольный привод

Longitudinal Driver подсистема формирует нормированные команды ускорения и торможения. Ссылочное приложение имеет эти варианты.

Варианты блоков			Описание
Продольный драйвер (по умолчанию)	Контроль	`Mapped`	Управление PI с отслеживанием усиления и усиления подачи вперед, которые являются функцией скорости транспортного средства.
		`Predictive`	Оптимальный режим просмотра в одной точке (просмотр вперед).
		`Scalar`	Пропорционально-интегральное (PI) управление с подачей сигнала слежения и усилением подачи вперед.
	Фильтр нижних частот (LPF)	`LPF`	Используйте LPF для ошибки целевой скорости для более плавного движения.
	Фильтр нижних частот (LPF)	`pass`	Не используйте фильтр при ошибке скорости.
	Изменение	`Basic`	Диаграмма Stateflow ® моделирует планирование переключения передач в обратном, нейтральном и ведущем направлениях.
		`External`	Входная передача, состояние транспортного средства и обратная связь скорости формируют команды ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.
		`None`	Нет передачи.
		`Scheduled`	Модели диаграммы статофлоу с обратным, нейтральным, парковым и N-ступенчатым переключением передач.
Разомкнутый контур			Подсистема управления с разомкнутым контуром. В подсистеме можно настроить команды ускорения, замедления, передачи и сцепления с постоянными или сигнальными входами.

Для холостого хода двигателя в начале цикла привода и имитации света катализатора перед перемещением транспортного средства с помощью команды педали используйте вариант продольного привода. Подсистема продольного привода включает в себя профиль сигнала переключателя зажигания, IgSw. Контроллер двигателя использует сигнал переключателя зажигания для запуска как двигателя, так и таймера выключения катализатора.

Таймер отключения катализатора отменяет управление функцией остановки двигателя (ESS), пока таймер отключения катализатора подсчитывается. Во время моделирования, после IgSw время понижения достигает времени отключения катализатора CatLightOffTimeвозобновляется нормальная работа ESS. Если команда крутящего момента отсутствует до того, как моделирование достигнет EngStopTime, ESS выключает двигатель.

Для управления светом ESS и катализатора:

В подсистеме модели продольного привода установите профиль переключателя зажигания IgSw комуon'.
В рабочем пространстве модели контроллера двигателя задайте следующие параметры калибровки:
- EngStopStartEnable - Включает ESS. Для отключения ESS установите значение false.
- CatLightOffTime - Время простоя двигателя от запуска двигателя до выключения катализатора.
- EngStopTime - время работы двигателя ESS после отсечения запроса крутящего момента модели водителя.

Контроллеры

Controller подсистема содержит PCM, содержащий HCM с разделением входной мощности и ECM. Контроллер имеет эти варианты.

Диспетчер	Вариант	Описание
ECM	`SiEngineController` (по умолчанию)	Контроллер двигателя SI
Разделение входной мощности HCM	`Series Regen Brake` (по умолчанию)	Фрикционное торможение обеспечивает крутящий момент, не подаваемый рекуперативным торможением двигателя.
Разделение входной мощности HCM	`Parallel Regen Braking`	Фрикционное торможение и рекуперативное торможение двигателя независимо обеспечивают крутящий момент.

Разделенный на входную мощность HCM реализует динамический управляющий контроллер, который определяет крутящий момент двигателя, крутящий момент генератора, крутящий момент двигателя и команды давления тормоза. В частности, HCM с разделением входной мощности:

Преобразует сигнал педали акселератора водителя в запрос крутящего момента колеса. Алгоритм использует оптимальные кривые крутящего момента двигателя и максимального крутящего момента двигателя для расчета общего крутящего момента силового агрегата на колесах.
Преобразует сигнал педали тормоза водителя в запрос на давление тормоза. Алгоритм умножает сигнал педали тормоза на максимальное давление тормоза.
Реализует алгоритм рекуперативного торможения тягового двигателя для восстановления максимального количества кинетической энергии от транспортного средства.
Реализует виртуальную систему управления батареями. Алгоритм выводит пределы мощности динамического разряда и заряда в качестве функций батареи SOC.

Определяет режим работы транспортного средства с помощью набора правил и логики принятия решений, реализованных в Stateflow. Режимы работы - функции скорости колеса и требуемого крутящего момента колеса. Алгоритм использует запрос мощности колеса, педаль акселератора, SOC аккумулятора и правила скорости транспортного средства для перехода между режимами электромобиля (EV) и HEV.

Способ	Описание
EV	Тяговый двигатель обеспечивает запрос крутящего момента колеса.
HEV - поддержание заряда (низкая мощность)	Двигатель обеспечивает запрос крутящего момента колеса. Алгоритм смешивания крутящего момента обеспечивает переход от двигателя EV к двигателю HEV. Алгоритм позволяет двигателю снижать крутящий момент, в то время как крутящий момент двигателя увеличивается. После завершения смешивания двигатель при необходимости может начать выдерживать заряд (отрицательный крутящий момент). На основе целевого SOC батареи и доступной кинетической энергии режим ГЭМ определяет уровень мощности поддержания заряда. Режим включает в себя дополнительную мощность заряда в команде мощности двигателя. Для обеспечения требуемой мощности заряда тяговый двигатель действует как генератор. В зависимости от мгновенных скоростей двигателя и двигателя генератор может потреблять энергию при регулировании частоты вращения двигателя. В этом случае двигатель обеспечивает дополнительную энергию поддержания заряда.
HEV - истощение заряда (высокая мощность)	Двигатель обеспечивает запрос мощности колеса до его максимального выхода. Если запрос крутящего момента колеса больше, чем выходной момент двигателя на колесах, тяговый двигатель обеспечивает остальную часть запроса крутящего момента колеса.
Постоянный	Пока транспортное средство находится в состоянии покоя, двигатель и генератор могут обеспечить дополнительную зарядку, если SOC батареи ниже минимального значения SOC.

Управляет двигателем, генератором и двигателем с помощью набора правил и логики принятия решений, реализованных в Stateflow.

Контроль	Описание
Двигатель	Логика решения определяет способы работы двигателя (прочь, начните, пробег). В режиме работы двигателя таблицы поиска определяют крутящий момент двигателя и частоту вращения двигателя, что оптимизирует расход топлива (BSFC) для конкретного запроса мощности двигателя. В ECM используется команда оптимального крутящего момента двигателя. Управление генератором использует команду оптимальной частоты вращения двигателя.
Генератор	Как определено HCM, генератор либо запускает двигатель, либо регулирует частоту вращения двигателя. Для регулирования частоты вращения двигателя генератор использует ПИ-контроллер. Алгоритм управления мощностью на основе правил вычисляет крутящий момент генератора, который не превышает динамические пределы мощности.
Двигатель	Алгоритм управления мощностью на основе правил вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамических пределов мощности.

Контроль

Описание

Двигатель

Логика решения определяет способы работы двигателя (прочь, начните, пробег).
В режиме работы двигателя таблицы поиска определяют крутящий момент двигателя и частоту вращения двигателя, что оптимизирует расход топлива (BSFC) для конкретного запроса мощности двигателя. В ECM используется команда оптимального крутящего момента двигателя. Управление генератором использует команду оптимальной частоты вращения двигателя.

Генератор

Как определено HCM, генератор либо запускает двигатель, либо регулирует частоту вращения двигателя. Для регулирования частоты вращения двигателя генератор использует ПИ-контроллер.
Алгоритм управления мощностью на основе правил вычисляет крутящий момент генератора, который не превышает динамические пределы мощности.

Двигатель

Алгоритм управления мощностью на основе правил вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамических пределов мощности.

Легковой автомобиль

Для реализации легкового автомобиля, Passenger Car подсистема содержит привод, электрическую установку и подсистемы двигателя. Для создания собственных вариантов механизма для ссылочного приложения используйте шаблоны проекта механизма CI и SI. Ссылочное приложение имеет эти варианты подсистемы.

Трансмиссия

Подсистема привода	Вариант	Описание
Дифференциал и соответствие требованиям	`All Wheel Drive`	Настройте привод для всего колеса, переднего колеса или привода заднего колеса. Для варианта с полным приводом можно настроить тип крутящего момента муфты.
	`Front Wheel Drive` (по умолчанию)
	`Rear Wheel Drive`
Коробка передач	`Ideal Fixed Gear Transmission`	Настройте эффективность редуктора с помощью постоянной (по умолчанию) или 3D таблицы поиска.
Транспортное средство	`Vehicle Body 3 DOF Longitudinal`	Настройка для 3 степеней свободы
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Front 1`	Для штурвалов можно настроить тип: Тормоз Расчет силы Расчет сопротивления Вертикальное движение Для обеспечения рабочих характеристик и ясности, чтобы определить продольную силу каждого колеса, варианты реализуют блок продольного колеса. Для определения общей продольной силы всех колес, действующих на ось, варианты используют масштабный коэффициент для умножения силы одного колеса на число колес на оси. Используя этот подход для расчета общей силы, варианты предполагают одинаковую проскальзывание шины и нагрузку на переднюю и заднюю оси, что является обычным для исследований продольного силового агрегата. Если это не так, например, когда трения или нагрузки различаются на левой и правой сторонах осей, используйте уникальные блоки продольного колеса для вычисления независимых сил. Однако использование уникальных блоков для моделирования каждого колеса увеличивает сложность модели и вычислительные затраты.
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Rear 1`

Электростанция

Подсистема электроустановки	Вариант	Описание
Аккумулятор и преобразователь постоянного тока	`BattHevIps`	Конфигурация с аккумулятором NiMH
Генератор	`GenMapped` (по умолчанию)	Сопоставленный генератор с неявным контроллером
Генератор	`GenDynamic`	Внутренний синхронный двигатель постоянного магнита (PMSM) с контроллером
Двигатель	`MotMapped` (по умолчанию)	Сопоставленный двигатель с неявным контроллером
Двигатель	`MotDynamic`	Внутренний синхронный двигатель постоянного магнита (PMSM) с контроллером

Двигатель

Подсистема двигателя	Вариант		Описание
Двигатель	`SiMappedEngine` (по умолчанию)		Сопоставленный механизм СИ

Ссылки

[1] Balazs, A., Morra, E. и Pischinger, S., Оптимизация электрифицированных силовых агрегатов для городских автомобилей. Технический документ SAE 2011-01-2451. Warrendale, PA: SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012.

[2] Бурресс, Т. А. и др., Оценка гибридной синергетической системы привода Toyota Prius 2010. Технический отчет ORNL/TM-2010/253. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Оук-Ридж, март 2011 года.

[3] Раск, Э., Дуоба, М., Лоссе-Буш, Х. и Бокчи, Д., Отчет о тестировании Toyota Prius Level-1 за 2010 модельный год (поколение 3). Технический отчет ANL/ES/RP-67317. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Аргонна, сентябрь 2010 года.

См. также

Связанные примеры

Эталонное приложение для разделения входной мощности HEV

Документация